Airmesh金属增材制造节点的拓扑优化

空间结构的节点兼具受力和美观双重功能,因此节点的优化十分重要.拓扑优化得到的节点形态不规则且复杂,难以采用传统方法制造,而金属增材制造(金属3D打印)技术为复杂节点的制造提供了可能性.以采用金属增材制造节点的空间杆系结构Airmesh为对象,对其代表性节点进行了单工况和多工况的拓扑优化.以最小化质量为目标,分析体积分数...     

基于仿生子结构的十字交叉节点拓扑优化研究

针对十字交叉节点自重大且传统拓扑优化效果不佳的问题,应用仿生学原理提出一种仿生子结构划分方法,并进行了深入的拓扑优化及3D打印制造研究。首先通过SolidWorks软件建立十字交叉节点原始模型,并以蜂巢为仿生对象进行拓扑优化子结构划分,然后应用HyperWorks有限元软件进行给定荷载条件下的拓扑优化分析,优化目标设置为最大化刚度,约束条件设置为体积约束,其中仿生蜂巢子结构体积约束与其他次要子结构体积约束分别设置为0.8及0.2;最后通过OSSmooth模块进行FEA reanalysis处理,提取拓扑优化结果进行分析,并将拓扑节点有限元模型转化为STL文件,通过3D打印制造出拓扑节点的缩尺模型。研究结果表明：利用仿生子结构拓扑优化方法可仅使用2个子结构便快速得到最佳拓扑构型,其拓扑节点相较于原始节点最大位移降低了7.73%,最大等效应力降低了27.06%,质量降低了34.45%,应用此方法显著提升了结构优化效率和优化效果,将拓扑结果应用3D打印技术进行制造,解决了复杂形体采用传统工艺难以制造的问题。     

计算机辅助空间结构节点智能优化设计与3D打印

为解决空间结构节点拓扑优化与3D打印设计制造方法参数化程度低的问题,提出了一套完整的计算机辅助设计(CAD)、计算机辅助工程(CAE)和计算机辅助制造(CAM)工作流,用于空间结构节点智能化拓扑优化设计、数值分析和3D打印制造。首先基于参数化平台Grasshopper建立空间结构节点的参数化一体化拓扑优化CAD程序,自动生成优化节点模型;利用Abaqus/CAE平台对优化节点进行有限元结构分析;通过Fusion 360的CAM模块完成3D打印设计仿真和生成制造文件。结合单层网壳和双层网架结构的节点实例,验证了提出的工作流的适用性。分析结果表明：智能生成的节点较传统形式节点更美观独特且具有轻质高强的特性,在相同受力工况下,优化节点的体积仅为传统空心球节点的40%～60%,其柔度、峰值位移和峰值应力等各项力学性能指标即可优于空心球节点;采用316L不锈钢材料,基于选区激光熔融3D打印工艺可实现该高性能节点的精密制造。     

Softkill:3D打印预制住宅

<正>本项目探讨了利用3D打印技术建造由预制建筑件构成的住宅的可能性。作为一种增材制造工艺,3D打印技术可使各种不同设计由出自同一台机器的材料拼装而成,虽然工艺复杂,但不增加额外的制造成本。此外,增材制造几乎可以实现零浪费。本项目对这种潜在复杂性增加对于优化结构性能的可能性进行了研究探讨,以减少建筑的总材料用量。这种设计采用了一种定制的拓扑结构     

面向增材制造的索杆结构节点拓扑优化设计

将连续体结构的拓扑优化技术引入索杆张力结构的节点设计。以肋环人字型索穹顶结构中的若干典型节点为研究对象,使用优化程序Altair Solidthinking Inspire进行给定荷载条件下的静力拓扑优化。优化过程中,以体积约束下最大化刚度以及应力约束下最小化质量为目标。进一步提取优化结果的关键拓扑特征并在Evolve中重建模,得到受力合理、形式新颖且富有设计美感的节点。利用有限元软件ABAQUS对优化节点和原设计节点进行受力性能分析,对优化节点的力学性能作出评价。分析结果表明：对于直接提供刚度的节点,宜以体积约束下的最大化刚度作为首选优化目标;而当节点主要连接构件而不直接提供刚度时,可以最小化质量作为优化目标。最后利用增材制造技术对复杂不规则几何形状的优化节点进行实际制造。     

水泥基材料3D打印技术研究进展

3D打印技术是一种增材制造、快速成型技术,应用于建筑结构具有建造速度快、建造成本低、无模化施工和建筑垃圾少等优势.本文针对建筑结构的3D打印建造,介绍了三种适用的打印工艺,讨论了3D打印水泥基材料工作性能、力学性能与耐久性能的研究现状,对3D打印配筋增强构件的研究进展做了总结分析,对目前3D打印在建筑领域应用面临的问题...     

混凝土3D打印建造的低碳性研究进展

混凝土3D打印技术作为一种新兴的高效自动化建造技术，在实现建筑领域低碳化方面具有重要的应用潜力。针对混凝土3D打印技术目前在低碳性方面的优势和面临的挑战进行系统性介绍。相较于传统建造方式，3D打印技术省人工、免模板的特点带来了建造人员结构以及成型工艺的改变，使得建筑施工阶段碳排放量大幅下降，同时减少了现场建筑垃圾排放；高设计自由度为多种低碳化建筑结构设计提供了新的选择；拓扑优化、节能-增材制造一体化、可拆卸再建造等结构设计策略有助于节约原材料、降低运行能耗以及实现资源循环利用。此外，材料低碳是目前3D打印低碳混凝土所面临的重要挑战之一，3D打印技术与固废利用、轻质、地聚物、纤维增强等低碳化混凝土体系的结合是进一步创新优化低碳性的有效途径。未来，混凝土3D打印技术将依赖于工艺优化、结构设计、材料研发等多方面的协同发展，助力建筑领域实现自动化和绿色低碳化转型。     

建筑3D打印数字建造技术研究应用综述

3D打印技术起源于20世纪80年代末,也称为"增材制造"或"快速原型"技术。21世纪以来,随着3D打印技术的引入,数字建造成为了建筑领域数字化发展的趋势。本文对国内外现有建筑3D打印技术相关研究及应用情况进行了分析,依据使用材料和打印工艺将目前主要建筑3D打印技术归纳为三类:基于混凝土分层喷挤叠加的增材建造方法、基于砂石粉末分层粘合叠加的增材建造方法和大型机械臂驱动的材料三维构造建造方法。文章对未来建筑3D打印的研究方向提出了若干展望,包括材料理论及新材料研发、机械设备及工艺改良、软硬件协同和智能化控制研究、3D打印构件及结构力学性能研究、技术适用性及工作模式研究、技术标准体系研究、社会经济效益评价研究等方面。     

金属增材制造在空间结构中的应用综述

金属增材制造技术是以金属为原材料,以三维模型数据为基础,通过材料逐层叠加来制造实物的工艺,适用于制造复杂形态的金属结构或部件.空间结构日趋多样化,其节点形式也日益复杂,传统造型较规则的节点形式往往难以满足功能或美学方面的需求.在此背景下,金属增材制造为以往难以实现的空间结构复杂节点甚至整体结构提供了新的解决路径.本文首先简要介绍了金属增材制造的概念和技术分类,然后讨论了增材制造金属的力学性能及影响因素和金属增材制造空间结构节点的优化方法,并结合自身研究总结了金属增材制造在空间结构中的应用案例,最后对这个新兴领域的未来研究方向进行了展望.     

巴斯夫Forward AM携手极致盛放在上海成立全新增材制造技术中心

近日,巴斯夫3D打印品牌Forward AM携手中国3D打印设计服务公司极致盛放(Xuberance),在上海成立了全新增材制造技术中心(AMTC)。作为技术枢纽,新的技术中心将汇聚增材制造(AM)解决方案和材料领域的专业知识,服务于中国和亚洲其他地区的增材制造市场。Forward AM能够提供广泛的高性能3D打印材料和深厚的设计专知,而极致盛放则是3D打印服务和设计解决方案领域的专家。通过联合成立技术中心,两家公司实现了优势互补,为本土客户提供更全面的3D打印解决方案。     

四分叉铸钢节点拓扑优化及3D打印制造

针对铸钢节点质量过大和应力分布不均衡等问题,采用拓扑优化的方法对竖向荷载作用下四分叉铸钢节点的最优形态进行了研究.利用SolidWorks三维建模软件建立原始节点模型并应用HyperWorks有限元软件中的OptiStruct求解器对其进行了拓扑优化,分析惩罚因子、棋盘格控制等优化参数的影响,经多次对比调试得到四分叉铸...     

多孔陶瓷材料增材制造

多孔陶瓷具有低密度、低导热率、高比表面积和耐腐蚀等优点,广泛应用于生物组织工程、催化剂载体、建筑材料等领域.多孔陶瓷的传统成型技术难以满足对多孔陶瓷个性化、结构复杂化、快速制造化、多级孔的要求.增材制造技术(3D打印)具有设计自由度高、制造周期短、制造成本低等优势,可以无需模具快速制造复杂结构多孔陶瓷零件.本文综述了粉...     

结构建模竞赛3D打印节点的设计与优化

3D打印在土木工程行业中具有良好的应用前景,然而在目前的教学中鲜有涉及。第九届全国大学生结构建模大赛中首次引入了3D打印节点装配模型的制作。以湖南科技大学参赛作品为例,从3D打印节点的设计、优化和安装等角度,阐述了3D打印在大学生结构建模中的应用。构件由3D打印节点采用"卡""插""楔""套"4种方式进行组装,效果良好。大赛对土木工程专业本科生普及3D打印技术、拓展专业视野具有较好促进作用。     

介于3D打印技术与产品设计专业教学之间的技能型知识结构模型设计

通过分析3D打印技术特征,结合高等院校产品设计专业教学的课程、逻辑、体系等,优化两者之间的衔接与组合,特别是以内容分析的方式,综合课程设计和体系优化、工程实训(实践)与项目化实战、校企合作联合培养、创新创业与职业技能训练、建立3D打印高新技术产业联盟等模块,并集约各个内部要素单元,完成技能型知识结构模型设计,对高等院校3D打印高新技术人才培养有一定示范价值。     

增材制造用金属材料的研究现状

增材制造又称3D打印技术,是快速成形技术的一种,已经改变了现代金属制造业.本文简要介绍金属增材制造的几种技术和设备,以及增材制造用不同种类金属材料的最新发展,并指出当前金属材料在增材制造过程中面临的挑战及未来发展趋势.     

3D打印混凝土材料的研究现状与展望

随着3D打印技术的快速发展和3D打印建筑材料的研发,3D打印技术在建筑行业得到了迅速发展,它是一种基于增材制造的建造技术,而混凝土是该技术最常用的打印材料。重点阐述了3D建筑打印技术,3D打印混凝土材料的可建造性、临界失效时间、层间黏结强度、干燥收缩率等性能要求,总结了3D打印混凝土材料国内外研究现状,最后着重阐述了3D打印混凝土施工技术中存在的问题,并对其发展前景进行了展望,希望为以后该方向此类问题的研究提供借鉴。     

3D打印技术在土木工程中的应用展望

3D打印技术是一种通过连续的物理层叠加、逐层增加材料来生成三维实体的先进制造技术。介绍3D打印技术的发展概况和主要产品技术特点,对其在土木工程领域的应用前景进行预测,包括制作复杂节点和构件,特殊形状的浇铸模具和施工模板及高延性抗震耗能构件,促进智能化建筑施工技术等方面。结合土木工程中3D打印技术的应用可能性,提出了需要进行的相关研究。